Η απορρύθμιση του συστήματος αδειοδότησης της αντιγραφής εμπλέκεται στη γονιδιωματική αστάθεια, η οποία αποτελεί χαρακτηριστικό γνώρισμα των καρκινικών κυττάρων. Η απορρύθμιση των επιπέδων έκφρασης των Cdt1 και Geminin, είτε λόγω υπερέκφρασης του Cdt1, είτε λόγω αποσιώπησης της Geminin, οδηγεί σε εκτοπική επανέναρξη της αντιγραφής και υπερδιπλασιασμό του DNA, θέτοντας έτσι σε κίνδυνο τη γονιδιωματική ακεραιότητα του κυττάρου. Υπερέκφραση των δύο πρωτεϊνών έχει παρατηρηθεί τόσο σε καρκινικές κυτταρικές σειρές όσο και σε περιπτώσεις καρκίνου στον άνθρωπο. Ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης το γεγονός ότι η διαταραχή της ισορροπίας των Cdt1 και Geminin, μέσω της απορρύθμισης της έκφρασής τους, μπορεί να προκαλέσει διαφορετική απόκριση στα καρκινικά κύτταρα έναντι των φυσιολογικών. / Misregulation of the replication licensing system is involved in genomic instability, which is a whole-mark of cancer cells. Particularly, Cdt1 overexpression or silencing of Geminin can lead to DNA over-replication and thus jeopardize the genomic integrity of the cell. Both proteins have been found to be over-expressed in cancer-derived cell lines and human tumor specimens. Notably, cancer and normal cells respond differently to the disturbance of Geminin-Cdt1 balance, caused by misregulation of their expression.

Η διαδικασία της αδειοδότησης της αντιγραφής του DNA περιλαμβάνει αρχικά το σχηματισμό του προ-αντιγραφικού συμπλόκου στις αφετηρίες της αντιγραφής, με τελικό αποτέλεσμα την προσέλκυση των ελικασών MCM2-7 (Mini Chromosome Maintenance Complex) και την έναρξη της αντιγραφής. Ο παράγοντας Cdt1 διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία αδειοδότησης και για τον λόγο αυτό ρυθμίζεται αυστηρά κατά την διάρκεια του κυτταρικού κύκλου. Στους ανώτερους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, εκτός από την αποικοδόμησή του, υπάρχει ένας επιπλέον τρόπος ρύθμισής του, μέσω της πρωτεΐνης της Geminin. Η Geminin προσδένεται στο Cdt1 και με αυτόν τον τρόπο αναστέλλει τη στρατολόγηση των MCM2-7 στη χρωματίνη και επομένως, την αδειοδότηση της αντιγραφής. Εκτός από την δράση της στην ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου, η Geminin παίζει σημαντικό ρόλο και στην κυτταρική διαφοροποίηση, αλληλεπιδρώντας με μεταγραφικούς παράγοντες και πρωτεϊνικά σύμπλοκα αναδιοργάνωσης της δομής της χρωματίνης. Η γονιδιωματική αστάθεια είναι χαρακτηριστικό των καρκινικών κυττάρων, στην οποία συντελεί απορύθμισης παραγόντων του συστήματος αδειοδότησης της αντιγραφής και συγκεκριμένα των κύριων ρυθμιστών του, Geminin και Cdt1. Η υπερέκφραση του Cdt1 οδηγεί σε επαναντιγραφή και, συνεπώς, υπερδιπλασιασμό του DNA, ενώ την ίδια επίπτωση εμφανίζει και η αποσιώπηση της Geminin. Η σημαντικότητα της αλληλεπίδρασης των δυο αυτών μορίων οδήγησε στην αναζήτηση συνθετικών χημικών ουσιών με την ικανότητα διάσπασης του συμπλόκου Geminin-Cdt1. Οι συνθετικές αυτές χημικές ενώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μοριακά εργαλεία για την περαιτέρω μελέτη της in vivo αλληλεπίδρασης των Geminin και Cdt1 στις διαδικασίες του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης, καθώς επίσης και ως φαρμακολογικές ουσίες με πιθανή αντικαρκινική δράση. Η παρούσα εργασία εστιάστηκε στη μελέτη της συνθετικής χημικής ένωσης XIV, η οποία είχε ταυτοποιηθεί σε έναν προηγούμενο μαζικό έλεγχο υψηλής απόδοσης (High throughput Screening - HTS). Αρχικά καθορίστηκαν τα επίπεδα κυτταροτοξικότητάς της. Στη συνέχεια μελετήθηκε η ικανότητά της να μεταβάλλει την ενδοκυτταρική κατανομή της Geminin και τέλος, εξετάστηκε η επίδρασή της στον κυτταρικό κύκλο. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η συνθετική χημική ένωση XIV παρουσιάζει περιορισμένη κυτταροτοξικότητα. Επιπλέον, αυξάνει τον πυρηνικό εντοπισμό της εξωγενώς εκφρασμένης Geminin, υποδεικνύοντας ότι μπορεί να ανταγωνίζεται το Cdt1 για την πρόσδεσή του στη Geminin. Πειράματα ανοσοφθορισμού και ανάλυσης περιεχομένου του DNA, μέσω FACS, έδειξαν ότι η συνθετική χημική ένωση XIV προκαλεί αναστολή του κυτταρικού κύκλου των καρκινικών κυττάρων κατά τα αρχικά στάδια της S φάσης. Συμπερασματικά, η συνθετική χημική ένωση XIV ενδέχεται να επηρεάζει την αλληλεπίδραση των Geminin και Cdt1. Χημικές ενώσεις ικανές να παρεμβαίνουν στην ειδικότητα αλληλεπίδρασης των δυο αυτών μορίων και συνεπώς στο σύστημα αδειοδότησης της αντιγραφής, μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για την ανάπτυξη μια νέας γενιάς αντικαρκινικών φαρμάκων με βελτιστοποιημένες ιδιότητες. / The replication licensing begins with the formation of the pre-Replicative Complex (preRC) on the origins of replication (ori), leading to the recruitment of the MCM2-7 helicases onto chromatin and the initiation of DNA replication. Cdt1 plays a crucial role in the licensing and is therefore strictly regulated during the cell cycle. Cdt1 is primarily regulated via proteolytic degradation, while in higher eukaryotes, is also negatively regulated by Geminin. Geminin’s binding to Cdt1 inhibits the loading of the MCMs to chromatin and thus licensing of DNA replication. Geminin also has an additional role in differentiation processes by multiple interactions with transcriptional factors and chromatin remodeling complexes. Cancer cells are characterized by genomic instability. Deregulation of the components of the licensing system and especially of Geminin and Cdt1, leads to genomic instability and promotes malignant transformation. Geminin and Cdt1 complex could be used as could serve as target for the identification of chemical compounds that would be able to modulate proliferation. These chemical compounds can be used as molecular tools for further studying the in vivo interaction of these two molecules during the processes of cellular proliferation and differentiation, and ultimately serve as potential pharmacological agents with anti-cancer properties. In this study, we aimed to characterize the chemical compound XIV, which was identified in a previous High Throughput Screening (HTS). Specifically, we examined compound XIV in cellular assays in order to determine cytotoxity, its ability to alter the subcellular localization of Geminin and cell cycle profile of cancer cells. Our results, suggest that the chemical compound XIV exhibits limited cytotoxicity. It increases the nuclear localization of transiently expressed Geminin, suggesting that it might act by antagonizing Cdt1 for the binding of Geminin. Additionally, immunofluorescence and FACS experiments showed that chemical compound XIV causes cell cycle arrest during early S phase. Overall, in this study we propose that chemical compound XIV interferes with the Geminin and Cdt1 complex and affects proliferation of tumorigenic cells.